星载AIS接收系统关键技术研究

发布时间：2017-10-09 23:27

  本文关键词：星载AIS接收系统关键技术研究

  更多相关文章： 星载AIS 突发信号检测 盲源分离 调制识别 GMSK解调

【摘要】：自动识别系统(Automatic Identification System,简称AIS)是国际海洋组织强制规定使用的一种新型的助航系统,已被广泛应用于船舶通信与卫星通信等领域。船舶AIS系统已发展成通用船舶自动识别系统,但是其通信范围比较有限。星载AIS系统是在船舶AIS系统的基础上发展起来的新型系统,它可以在更大范围内接收AIS信号。星载AIS系统的主要功能是对截获的AIS信号进行分析和处理,这在军事和民用领域都有重大的意义。在发达国家,对星载AIS系统的研究已渐渐成熟,有些已经成功应用于实际卫星。而在国内,对于这方面的研究还处于起步阶段,很多研究人员的重心集中在某一模块,目前并没有形成一个完整的系统。本文在国内外研究成果的基础上,结合科研项目的具体要求,构建了一个完整的星载AIS接收系统。本文构建的星载AIS接收系统包括四个模块,分别为突发信号存在性检测、混合信号盲分离、AIS信号模式识别和AIS信息恢复。信号存在性检测,即对截获的信号检测其中存在信号。本文通过分析信号的频谱形式,提出了一种平均值截取法,在信噪比大于10dB的时候,检测概率可达98%以上。由于星载平台接收AIS信号时,有可能存在时隙冲突的情况,即接收的信号可能是多个AIS信号的混合形式,为了提高星载AIS接收系统的工作效率,本文对接收信号进行了盲分离。盲信号分离算法分为多通道分离和单通道分离两类:多通道分离一般采用ICA(独立分量分析)的方法,本文实现了其中的两种算法(JADE和Fast ICA),其系统矩阵均接近单位阵;对于单通道分离,本文实现了基于正交采样的单通道分离算法,分离后误码率较低。为了排除AIS信号频段内其它通信信号的干扰,本文需要将AIS信号从通信信号集中识别出来,即进行AIS信号模式识别。本文提出了一种基于高阶累积量和频谱的联合识别算法,并对由AM、FM、BPSK、2FSK、QPSK、16QAM和AIS(即GMSK)信号组成的信号集进行了识别,在信噪比大于10dB的时候,各信号识别率达90%以上。AIS信息恢复包括AIS信号解调和AIS信号解帧两个部分。对于AIS信号解调,本文实现了差分解调法、鉴频解调法和相干解调法,并进行了性能分析;AIS信号解帧,即根据HDLC协议恢复信号的原始意义,本文以信号类型识别码为1的AIS信号为例,对结果进行了分析。本文对星载AIS系统的各个模块的算法均用MATLAB和C语言实现,并对每个算法的性能进行了分析,最后在Visual Studio平台下实现了整个系统,最终完成了对整个星载AIS接收系统基本模块算法的研究。
【关键词】：星载AIS 突发信号检测 盲源分离 调制识别 GMSK解调
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U675.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 符号对照表13-14
• 缩略语对照表14-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 概述17
• 1.2 AIS研究背景与发展现状17-19
• 1.2.1 船舶AIS研究背景与发展现状17-19
• 1.2.2 星载AIS研究背景与发展现状19
• 1.3 本文研究意义19-20
• 1.4 本文研究内容及组织结构20-23
• 第二章 AIS信号产生与突发信号存在性检测23-35
• 2.1 AIS信号产生23-31
• 2.1.1 AIS信号协议分组格式23-24
• 2.1.2 AIS信号调制方式24-25
• 2.1.3 GMSK调制方法原理25-27
• 2.1.4 AIS信号产生仿真27-31
• 2.2 突发信号存在性检测31-33
• 2.2.1 突发信号存在性检测概述31
• 2.2.2 平均值法原理与仿真分析31-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 混合信号盲分离算法研究35-55
• 3.1 混合信号盲分离概述36
• 3.2 多通道盲信号分离36-39
• 3.2.1 ICA算法原理36-38
• 3.2.2 联合对角化算法（JADE）38
• 3.2.3 Fast ICA算法38-39
• 3.3 基于正交采样的单通道分离算法39-41
• 3.3.1 信号正交采样原理39-40
• 3.3.2 基于正交采样的ICA算法40-41
• 3.4 算法仿真及性能评价41-52
• 3.4.1 盲信号分离的性能评价准则42
• 3.4.2 JADE算法仿真42-46
• 3.4.3 Fast ICA算法仿真46-49
• 3.4.4 基于正交采样的单通道分离算法仿真49-52
• 3.5 本章小结52-55
• 第四章 AIS信号识别与恢复55-77
• 4.1 AIS信号识别55-65
• 4.1.1 信号模式识别概述55-56
• 4.1.2 信号模式识别流程56-57
• 4.1.3 信号模式识别算法原理57-59
• 4.1.4 信号模式识别仿真59-65
• 4.2 AIS信号解调65-74
• 4.2.1 AIS信号解调概述65-66
• 4.2.2 AIS信号解调方法原理66-68
• 4.2.3 AIS信号解调仿真68-74
• 4.3 AIS信号解帧74-76
• 4.3.1 AIS信号解帧流程74-75
• 4.3.2 AIS信号解帧仿真75-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 总结与展望77-79
• 5.1 研究总结77-78
• 5.2 研究展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 作者简介85-86
• 1. 基本情况85
• 2. 教育背景85
• 3. 攻读硕士学位期间的研究成果85-86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘业辉;GMSK信号仿真研究[J];北京工业职业技术学院学报;2005年02期

2 王玮;徐洪洲;丛培胜;;基于维特比算法解调GMSK信号分析[J];海军航空工程学院学报;2008年01期

3 陈亮;张超;沈兵;;GMSK调制器在电力线通信中的实现[J];船电技术;2012年09期

4 李庆坤;郭肃丽;;利用高斯最小频移键控(GMSK)调制的遥测和测距技术[J];科学技术与工程;2014年06期

5 陈宏伟,康士棣;GMSK的非相干最大似然检测[J];铁道学报;1990年02期

6 郭华;;一种高效的GMSK差分解调算法及其性能分析[J];微电机;2011年02期

7 马迁;;基于GMSK的数据链跳频抗干扰技术[J];舰船电子工程;2007年02期

8 韩U，

本文编号：1003061